太陽活動領域におけるフレア等のエネルギー解放現象のメカニズムの研究

太阳活动区耀斑等能量释放现象机理研究

• 批准号: 00J00132
• 负责人: 宮腰 剛広
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J00132/
• 关键词: 太陽コロナ; 浮上磁場; 電磁流体力学; 数値シミュレーション; ジェット; 熱伝導; 彩層蒸発

本研究では、太陽コロナにおける浮上磁場について、主に理論的見地及びスーパーコンピュータを用いた大規模数値シミュレーションによりそれらの現象の解明を目指して研究を進めてきた。太陽コロナは、ほぼ完全電離したプラズマで、そこにはプラズマβ〜0.1という強い磁場がある。そこで起こる現象を理解するためには、電磁流体力学(MHD)の理論が不可欠となる。実際に起きている現象を理論的に解析するには非線形性が重要であり、そのためには大型計算機による数値シミュレーションが極めて有効な手段となる。具体的には、本年度は、浮上磁場とコロナ磁場との磁気リコネクションによる彩層蒸発、X線ジェット発生メカニズムについて研究を行った。活動領域における浮上磁場、あるいは次々と磁場が浮上してきているような場所では、すでにコロナに存在する磁場と浮上してきた磁場が、磁気リコネクション過程を通じて、相互作用を起こす。その際大量の磁気エネルギーがプラズマの熱エネルギーに変換される。この際発生した強く加熱されたプラズマが、彩層蒸発現象を引き起こし、X線プラズマジェットやマイクロフレアなどが発生する、と考えられているが今のところこの過程を理論的に統一的に扱った例はない。我々はこれまでに、浮上磁場-磁気リコネクション-彩層蒸発過程を通して数値シミュレーションで扱うことにより、浮上磁場とコロナ磁場との相互作用の統一的な理解を目指して研究を進めてきた。浮上磁場や磁気リコネクションのタイムスケールと、彩層蒸発を引き起こす熱伝導過程は大きくタイムスケールの異なる現象であり、そこにこの現象を理論的に統一的に扱う事の困難さがあるわけだが、我々はこれまでにこれらを統一的に扱う数値シミュレーションコードを完成させ、実際に数値シミュレーションにより彩層蒸発ジェットを捉える事が出来た。また、ジェット密度と、コロナ磁場強度・コロナ温度等のパラメータとの関係を定量的に導いた。(主な成果:宮腰ら、日本天文学会2002年秋期年会、日本天文学会2003年春期年会、Symposium on Plasma Merging and Magnetic Reconnection2002、論文投稿中(ApJ))

在这项研究中，我们一直在对日冕中的悬浮磁场进行研究，旨在主要从理论角度并通过使用超级计算机进行大规模数值模拟来阐明这些现象。日冕是几乎完全电离的等离子体，存在等离子体β~0.1的强磁场。为了理解那里发生的现象，磁流体动力学（MHD）理论至关重要。非线性对于从理论上分析实际发生​​的现象非常重要，而使用大型计算机进行数值模拟是实现这一目的的极其有效的手段。具体来说，今年我们对悬浮磁场与日冕磁场磁重联导致的色球蒸发和X射线射流产生机制进行了研究。在活性区域的悬浮磁场中，或者在磁场相继悬浮的地方，电晕中已有的磁场和悬浮磁场通过磁重联的过程相互作用。此时，大量的磁能转化为等离子体的热能。人们认为，此时产生的强烈加热等离子体引起色球蒸发，导致X射线等离子体射流和微耀斑的产生，但迄今为止，这一过程尚未在理论上得到统一的处理，也没有实例。我们一直在开展研究，旨在通过数值模拟处理悬浮磁场、磁重联和色球蒸发过程，统一理解悬浮磁场和日冕磁场之间的相互作用。悬浮磁场和磁重联的时间尺度以及引起色球蒸发的热传导过程是时间尺度差异很大的现象，这也是为什么我们目前很难从理论上统一处理这些现象的原因。代码以统一的方式处理这些，并且能够通过数值模拟实际捕获色球蒸发射流。我们还定量推导了射流密度与日冕磁场强度、日冕温度等参数之间的关系。 （主要成果：Miyakoshi等人，2002年日本天文学会秋季年会，2003年日本天文学会春季年会，2002年等离子体合并和磁重联研讨会，论文提交正在进行中（ApJ））

项目成果

宮腰剛広: "太陽大気における浮上磁場とそれに伴う活動現象の理論的・数値的研究"天文月報. (未完). (2003)

Takehiro Miyakoshi：“太阳大气中的悬浮磁场和相关活动现象的理论和数值研究”天文月报（未完成）。